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• 信号完整性
• 高速电路
• 测量技术
• 时域分析
• 频域分析
• 眼图分析
• 仿真验证
• PCB设计
• 电磁兼容性
• 测试方法

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出版社： 上海交通大学出版社

ISBN：9787313100283

商品编码：1218657232

出版时间：2013-08-01

作  者:无 著作 孙灯亮 编者 定  价:100 出 版 社:上海交通大学出版社 出版日期:2013年08月01日 页  数:309 装  帧:平装 ISBN:9787313100283 《信号完整性测量技术》从理论和实践的角度，综合介绍了信号完整性测量相关的问题。内容包括：高速信号测量技术、互连通道测量技术、接收机测量技术、电源完整性测量技术、信号完整性仿真技术五大部分内容。同时详细介绍了相关仪器的工作原理和技术要点，包括数字示波器、矢量网络分析仪、频谱分析仪、阻抗分析仪、误码率分析仪。 ●第1章 10G以上数字系统测量白皮书
●1.1 前言
●1.2 20GHz以上高速背板测量
●1.3 供电网络PDN测量
●1.4 20GHz以上serDes信号品质测量
●1.5 工业标准总线标准一致性测量
●1.6 3mV（pp）电源纹波测量
●1.7 50fs时钟抖动测量
●1.8 功率谱／功率电平／串扰等测量
●1.9 小结
●参考文献
●
●第2章 示波器基础
●2.1 背景
●2.2 数字示波器硬件架构
●2.3 示波器带宽和频响
●2.4 模数转换器ADC的采样和波形重建
●2.5 触发
●2.6 波形参数测量
●2.7 示波器探头技术
●部分目录

内容简介

《信号完整性测量技术》从理论和实践的角度，综合介绍了信号完整性测量的相关专题。内容包括：高速信号测量技术（主要是抖动和眼图）；互连通道测量技术（主要是背板和电缆）；接收机测量技术（主要是工业标准接口和总线）；电源完整性测量技术（主要是供电网络和直流转换器）；信号完整性仿真技术（主要是信号完整性仿真要点和方法）五大部分内容。同时详细介绍了相关仪器的工作原理和技术要点，包括：数字示波器、矢量网络分析仪、频谱分析仪、阻抗分析仪、误码率分析仪。
《信号完整性测量技术》适合从事电子工程和通信工程领域的数字系统研发和测试的工作者，以及大专院校电子工程、通信工程、电子测量与仪器仪表等专业的师生参考。
无 著作 孙灯亮 编者 孙灯亮，1999年毕业于西安电子科技大学。2003年底加入安捷伦科技（中国）有限公司，负责电子测量仪器和方案的技术咨询工作。加入安捷伦之前曾在华为技术和联想电脑，负责技术研究和产品开发工作。

《现代电子系统互连信号完整性分析与优化》 内容简介 在当今瞬息万变的电子技术领域，随着集成电路的时钟频率不断攀升，信号传输的复杂性与日俱增。当信号在印刷电路板（PCB）的走线、连接器、电缆等互连结构中传播时，各种物理效应——如阻抗不匹配、串扰、反射、损耗、时序抖动以及电磁干扰（EMI）——都会对信号的质量产生严重影响。一个微小的信号失真，在高速数字系统中可能导致位错误，而在射频（RF）和微波系统中，则可能表现为严重的功率损耗和系统性能下降。因此，深入理解并掌握信号完整性（Signal Integrity, SI）的原理、分析方法以及优化策略，已成为设计高性能、高可靠性电子系统不可或缺的关键技能。 本书《现代电子系统互连信号完整性分析与优化》旨在为读者提供一套系统、全面且深入的信号完整性知识体系。本书并非仅限于对某些特定测量设备的操作指南，而是着重于信号完整性现象背后的物理原理，以及如何将这些原理应用于实际的电路设计和故障诊断中。我们将从基础的电磁场理论入手，逐步过渡到高速信号在PCB走线、连接器、电缆等典型互连结构中的传播行为，探讨各种信号完整性问题的成因、表现形式，并详细阐述如何通过精确的建模和仿真工具来预测和评估这些问题，最终提出切实可行的设计优化方案。 第一篇：信号完整性基础理论与物理机制 本篇将为读者打下坚实的理论基础，帮助理解信号完整性问题产生的根源。 第一章：高速信号传播的基本原理 1.1 电信号的物理本质与传输 从电荷、电流、电压的基本概念出发，引入信号的定义。 讨论理想传输线的概念，如特性阻抗、传播延迟、反射系数。 深入解析传输线效应的产生条件：当互连线的长度与信号上升沿（或下降沿）在介质中的传播时间相比，不再可以忽略时，传输线效应便显现出来。 1.2 信号的频域特性与上升沿 讲解傅里叶变换的基本原理，说明一个信号可以分解为一系列不同频率的正弦波。 分析信号的上升沿（rise time）和下降沿（fall time）对信号完整性的重要性，以及它们与信号高频分量的关系。 介绍带宽的概念，以及互连结构带宽对信号保真度的限制。 1.3 阻抗匹配与信号反射 详细阐述特性阻抗（Characteristic Impedance）的定义及其在传输线理论中的核心地位。 分析阻抗不匹配（Impedance Mismatch）如何导致信号反射，以及反射信号与原始信号叠加后产生的过冲（Overshoot）、下冲（Undershoot）和振铃（Ringing）现象。 讨论不同类型的阻抗不匹配：端接不匹配、走线宽度或厚度变化、过孔（Via）引起的阻抗突变等。 1.4 损耗（Losses）对信号的影响 介质损耗（Dielectric Loss）：讲解信号在介质（如PCB基材）中传播时，由于介质的非理想性（如介电常数随频率变化、介电损耗角正切）而引起的信号能量衰减。 导体损耗（Conductor Loss）：分析电流在导体（如PCB铜箔）中传播时，由于导体的有限电导率和趋肤效应（Skin Effect）引起的能量损耗。 模型化与计算：介绍如何通过Q因子、插入损耗（Insertion Loss）等参数来量化损耗，以及损耗如何影响信号的幅度、上升沿和眼图（Eye Diagram）的形状。 第二章：串扰（Crosstalk）与回流（Return Path）问题 2.1 串扰的产生机制 详细讲解由于信号走线之间的电容和电感耦合而产生的互感（Mutual Inductance）和互容（Mutual Capacitance）。 区分近端串扰（Near-End Crosstalk, NEXT）和远端串扰（Far-End Crosstalk, FEXT），并分析它们对被耦合信号的影响。 讨论关键耦合因素：走线间距、走线长度、信号频率、驱动器和接收器的阻抗。 2.2 回流路径的重要性 强调回流路径（Return Path）是信号完整性的关键组成部分，信号电流总是试图通过阻抗最小的路径返回源端。 分析不良回流路径（如跨越不同的地平面、存在缝隙）如何导致电压反弹（Ground Bounce）和电源噪声（Power Supply Noise），以及这些噪声如何影响敏感信号。 讲解“相邻原则”和“最小化回流路径长度”的设计原则。 2.3 EMI/EMC的初步探讨 简述信号完整性问题与电磁兼容性（EMC）/电磁干扰（EMI）的内在联系：不良的信号完整性往往是EMI的源头。 介绍辐射（Radiation）的产生机制，以及高频信号在不连续的回流路径或阻抗突变处容易产生电磁辐射。 第二篇：信号完整性分析方法与仿真工具 本篇将介绍如何利用理论知识结合仿真工具来分析和预测信号完整性问题。 第三章：信号完整性建模技术 3.1 传输线模型 集总参数模型（Lumped Element Model）：适用于短走线，将其视为电阻（R）和电容（C）的组合。 分布参数模型（Distributed Parameter Model）：对于较长的走线，需要使用RLCG模型（电阻、电感、电导、电容）来描述。 TDR/TDT 模型：讲解时域反射（TDR）和时域传输（TDT）的测量原理，以及如何构建对应的等效电路模型。 3.2 阻抗计算模型 介绍PCB走线阻抗的计算公式，包括微带线（Microstrip）、带状线（Stripline）等结构。 讨论层叠结构、介电常数、铜箔厚度、走线宽度、间距等参数对阻抗的影响。 讲解求解复杂结构阻抗的方法，如解析解、数值方法（有限元、边界元）。 3.3 损耗模型 详细介绍介质损耗和导体损耗的计算模型，以及如何将频率依赖性纳入模型。 讨论S参数（Scattering Parameters）在描述损耗和通道性能中的作用。 第四章：电路仿真软件在信号完整性分析中的应用 4.1 仿真软件简介与工作流程 介绍主流的信号完整性仿真软件，如Ansys SIwave, Keysight ADS, Cadence Allegro Sigrity, HyperLynx等。 阐述完整的SI仿真流程：模型提取、参数设置、仿真运行、结果分析。 4.2 阻抗与反射仿真 演示如何使用仿真软件建立PCB走线模型，设置材料属性，并进行阻抗计算。 讲解如何仿真TDR曲线，识别阻抗不连续点，并评估反射的幅度。 4.3 串扰仿真 演示如何建立多条信号线耦合模型，设置信号源和接收器参数。 讲解如何仿真串扰电压，分析NEXT和FEXT的幅度，并评估其对接收信号的影响。 4.4 损耗仿真与通道分析 演示如何将S参数导入仿真工具，或者直接仿真包含损耗的传输线模型。 讲解如何进行通道仿真（Channel Simulation），评估整个信号通路（从驱动器到接收器）的性能。 介绍眼图（Eye Diagram）的生成与分析，以及如何通过眼高（Eye Height）、眼宽（Eye Width）等指标评估信号的裕量。 4.5 EMI/EMC初步仿真 介绍利用仿真工具进行辐射分析的基本方法。 讨论如何评估PCB板级辐射，以及如何通过仿真来识别潜在的EMI问题点。 第三篇：信号完整性优化设计与实践 本篇将结合前两篇的理论与分析方法，给出具体的PCB设计和布线优化策略。 第五章：PCB布局与布线优化 5.1 元件布局原则 讨论敏感信号和高速信号的布局，尽量靠近信号源，缩短传输路径。 强调电源和地平面（Power and Ground Planes）的连续性和完整性，避免分裂。 讲解如何合理布局连接器、高频器件，并考虑其散热和电磁屏蔽。 5.2 信号走线优化 阻抗控制：详细讲解如何根据器件要求设计PCB走线阻抗，包括线宽、线距、层叠结构的选择。 拓扑结构：介绍不同的信号拓扑结构，如单一终止（Single-Ended）和差分对（Differential Pair）的布线策略，以及菊花链（Daisy Chain）、飞线（Fly-by）等。 差分信号：深入讲解差分信号的布线要求，如走线长度匹配、对齐、等距等，以最大化共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio, CMRR）。 过孔优化：分析过孔（Via）对阻抗的影响，介绍减少过孔数量、使用盲埋孔（Blind/Buried Vias）、优化过孔结构（如增加地过孔）的技术。 避免拐角与断点：讲解锐角和直角拐角对信号反射的影响，建议使用圆弧过渡。 参考平面选择：强调每个信号走线都应有清晰、连续的参考平面，并确保信号电流的回流路径。 5.3 电源完整性（Power Integrity, PI）与信号完整性的联动 讲解电源退耦（Decoupling）电容的选择和布局，以及它们在抑制电源噪声方面的作用。 分析电源网络阻抗（Power Delivery Network Impedance, PDN Impedance）对信号完整性的影响。 强调PI与SI协同设计的重要性。 第六章：连接器、电缆与封装的信号完整性考量 6.1 连接器（Connectors）的SI影响 分析连接器插入力、接触电阻、内部走线、引脚布局等因素对信号完整性的影响。 讲解如何选择高SI性能的连接器，以及在设计中考虑连接器带来的阻抗匹配和信号衰减。 6.2 电缆（Cables）与线缆组件（Cable Assemblies）的SI分析 讨论同轴电缆、屏蔽双绞线、扁平电缆等不同类型电缆的特性。 分析线缆的阻抗、损耗、串扰、屏蔽性能。 讲解线缆接口（如SMA、USB、HDMI）的SI要求。 6.3 IC封装（IC Packages）的SI挑战 讲解引脚电感、键合线（Bond Wire）电感、封装内部走线等对信号完整性的影响。 讨论BGA封装、CSP封装等不同封装类型的SI特点。 介绍如何通过选择低引脚电感封装或进行封装内部的SI分析来改善信号质量。 第七章：信号完整性问题的诊断与调试 7.1 信号完整性问题的典型表现 详细描述在示波器（Oscilloscope）上观察到的各种信号异常现象：过冲、下冲、振铃、眼图闭合、时序抖动（Jitter）等。 分析不同异常现象可能对应的SI问题根源。 7.2 故障定位与排除 介绍基于TDR/TDT的阻抗测量和故障定位技术。 讲解如何利用眼图分析评估信号的裕量，并指导优化方向。 讨论差分对不匹配、回流路径断裂、电源噪声干扰等常见故障的诊断方法。 强调在实际调试中，理论分析与实际测量相结合的重要性。 结论 《现代电子系统互连信号完整性分析与优化》提供了一个从理论到实践的完整框架，帮助工程师理解高速信号在复杂互连环境中的行为。通过掌握本书内容，读者不仅能深入理解信号完整性的物理机制，更能熟练运用先进的仿真工具进行预测性分析，并掌握切实有效的优化设计技术，从而在日益复杂的电子系统设计中，确保信号的清晰、稳定和可靠传输，最终实现产品性能和可靠性的双重提升。本书适合从事高速数字电路设计、射频微波电路设计、PCB设计、嵌入式系统开发以及相关领域的技术人员和研究学者阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书为我打开了一扇通往更深层次电子设计世界的大门。在我看来，它不仅仅是一本关于“测量技术”的书，更是一本关于“理解信号本质”的书。它通过对各种信号传播现象的细致描绘，让我重新认识了PCB走线、连接器、元器件封装等看似简单的部分，在高速信号传输中所扮演的关键角色。书中关于反射、损耗、串扰、地弹、电源跌落等问题的测量和分析，都非常有条理，而且紧密结合实际应用。我特别欣赏书中关于“失效分析”的章节，它教会了我如何运用测量工具，去诊断已经出现的信号完整性问题，并且找出根本原因，而不是盲目地进行修改。这种“追根溯源”的分析方法，对于提高产品研发效率和降低故障率有着至关重要的作用。这本书的语言风格也比较亲切，没有过多的学术术语堆砌，更注重实际操作的指导性。读完后，我感觉自己对电子信号的理解更加深刻，也更有信心去应对未来设计中的挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值远不止于理论知识的传授，它更像是一本“实操指南”，帮助读者建立起一种全新的、基于测量的设计思维。我以前总觉得，设计完成了，仿真过了，就应该没问题了，最多也就是再返修一下PCB。但这本书让我深刻认识到，仿真只能提供一个理想化的模型，而真实的物理世界充满了各种不可控因素。书中对各种测量设备的原理、操作技巧以及数据解读进行了非常详尽的介绍，从基础的示波器探头选择，到高级的TDR（时域反射计）应用，都讲得深入浅出。我印象最深的是关于互连线寄生参数对信号完整性的影响分析，它用非常直观的方式解释了电感和电容是如何在高速信号传输中扮演“恶魔”角色的，以及如何通过测量来量化这些寄生参数，并据此进行优化。这种“测量驱动设计”的理念，让我受益匪浅，也让我对未来的电子设计工作充满了信心。阅读过程中，我甚至能联想到自己正在进行的某个项目，并思考如何应用书中的测量方法来改进设计。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在嵌入式系统开发一线摸爬滚打了多年的工程师，我一直对高速数字信号的处理抱有浓厚的兴趣，但也常常因为一些难以解释的信号异常而感到头疼。这本书简直就是及时雨！它不仅详细讲解了信号失真（如过冲、下冲、振铃、延迟等）产生的物理机制，更关键的是，它提供了一套系统性的测量方法论。我最喜欢的部分是关于眼图的解读，以前只是模糊地知道眼图能反映信号质量，但书中通过大量的实例，清晰地展示了不同眼图形态与实际信号问题之间的对应关系，比如眼图的宽度、高度、抖动等都代表了什么。更让我惊喜的是，它还介绍了如何利用眼图来预测系统在不同工作条件下的性能表现。此外，书中关于串扰和EMI（电磁干扰）的测量章节也非常实用。它教会了我如何定位干扰源，如何评估干扰的严重程度，以及如何通过调整布局、屏蔽等手段来有效抑制干扰。这本书的价值在于，它将复杂的电磁理论与实际测量技术紧密结合，让工程师们能够“对症下药”，高效地解决高速信号设计中的各种疑难杂症，极大地提升了产品稳定性和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

阅读《信号完整性测量技术》这本书，我最大的感受就是它打破了我之前对“信号完整性”这个概念的“神秘感”。它将那些听起来高深莫测的电磁场理论，通过一套套严谨的测量流程和分析方法，变得触手可及。书中不仅仅是罗列公式和概念，而是非常注重“如何做”。它详细讲解了各种测量环境的搭建，比如如何进行有效的接地，如何避免外部干扰对测量结果的影响，以及如何选择合适的测试点。我尤其对书中关于抖动（Jitter）的测量和分析部分印象深刻，它不仅仅介绍了不同类型的抖动（随机抖动、确定性抖动等），还给出了量化它们的方法，并且解释了抖动对数据传输错误率的影响。此外，它还提供了一些关于电源完整性（Power Integrity）测量的入门知识，让我了解到电源的稳定性和信号的完整性之间有着密不可分的联系。这本书的优势在于，它能够帮助读者从“知道是什么”上升到“知道怎么做”，并且“知道为什么这样做”。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对颠覆了我对电子设计领域某些基础概念的认知。我之前一直以为，只要元器件选对了，PCB布线按照常规走，基本就不会出什么大问题。但读完《信号完整性测量技术》，我才意识到自己之前是多么的“无知者无畏”。书中对信号在PCB传输过程中遇到的各种“看不见摸不着”的损耗和畸变，进行了极其深入和细致的剖析。它不仅仅是理论的堆砌，更多的是通过大量的实际测量案例，来印证理论的正确性，并且教导我们如何通过测量来发现和解决问题。我尤其印象深刻的是关于阻抗匹配的部分，之前只是死记硬背几个公式，现在才理解了阻抗不匹配带来的反射，以及这些反射如何像“回声”一样，在信号线上不断叠加，最终导致数据错误。书中详细介绍了使用示波器、向量网络分析仪等工具进行阻抗测量的方法，还分享了如何根据测量结果调整PCB走线宽度、叠层结构，甚至是焊盘大小。这让我感觉，信号完整性不再是一个遥不可及的理论概念，而是可以通过实际操作和精确测量来掌握的一门工程艺术。